international standard norme internationale

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IEC 62589
®
Edition 1.0
2010-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Railway applications – Fixed installations – Harmonisation of the rated values
for converter groups and tests on converter groups
Applications ferroviaires – Installations fixes – Harmonisation des valeurs
assignées pour les groupes convertisseurs et essais sur les groupes
convertisseurs
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
PRICE CODE
CODE PRIX
ICS 45.060
® Registered trademark of the International Electrotechnical Commission
Marque déposée de la Commission Electrotechnique Internationale
W
ISBN 978-2-88912-043-7
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–2–
62589 © IEC:2010
CONTENTS
FOREWORD...........................................................................................................................4
INTRODUCTION.....................................................................................................................6
1
Scope ...............................................................................................................................7
2
Normative references .......................................................................................................7
3
Terms, definitions, symbols and abbreviations.................................................................. 8
4
3.1 Basic connections of converter groups ....................................................................8
3.2 Definitions ............................................................................................................. 10
3.3 Symbols ................................................................................................................ 14
Service conditions .......................................................................................................... 15
5
General requirements for converter groups..................................................................... 15
6
5.1 Voltage requirements ............................................................................................ 15
5.2 Current demand .................................................................................................... 15
5.3 Short circuit requirements ..................................................................................... 16
5.4 Insulation levels .................................................................................................... 16
Relationships among parameters of the items of a converter group ................................ 16
7
6.1 General ................................................................................................................. 16
6.2 Theoretical relationships ....................................................................................... 17
Tests suitable to verify the correct performance of the converter group .......................... 19
7.1 General ................................................................................................................. 19
7.2 Performance of tests ............................................................................................. 19
7.3 Test schedule ........................................................................................................ 19
7.4 Loss determination for the converter group............................................................ 19
7.5 Power factor measurements .................................................................................. 19
7.6 Measurement of the inherent voltage drop............................................................. 20
7.7 Short circuit test .................................................................................................... 20
Annex A (informative) Determination of the voltage drop and the short-circuit currents
of converter groups ............................................................................................................... 21
Annex B (informative) Examples of power factors of converter groups with d.c. output......... 32
Annex C (informative) Interbridge reactor ............................................................................ 34
Bibliography.......................................................................................................................... 36
Figure 1 – Diagrams of converter groups and related quantities ..............................................9
Figure 2 – Typical arrangement of an a.c./d.c. group with auxiliary services
transformer ........................................................................................................................... 10
Figure A.1 – Typical characteristic of a rectifier group........................................................... 22
Figure A.2 – External characteristics of six-pulse (three-phase bridge) rectifier groups
and twelve-pulse rectifier groups with magnetically not coupled transformer windings
(K = 0) .................................................................................................................................. 25
Figure A.3 – External characteristics of twelve-pulse rectifier groups with closely
coupled secondary windings of the converter transformer (K ≈ 1).......................................... 26
Figure A.4 – Determination of the short-circuit currents of a 6 pulse (three phase
bridge) rectifier group or a 12 pulse rectifier group with magnetically not coupled
transformer windings (K ≈ 0) ................................................................................................. 29
Figure A.5 – Determination of the short-circuit currents of a twelve-pulse rectifier group
with closely coupled transformer windings (K ≈ 1) ................................................................. 31
Figure C.1 – Interbridge reactor ............................................................................................ 34
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–3–
Table 1 – Components of a converter group............................................................................7
Table 2 – Theoretical relationships for line commutated converters ...................................... 18
Table 3 – Relationship valid in most cases between basic and rated current ......................... 18
Table 4 – Summary of tests .................................................................................................. 19
Table A.1 – Method of use of the charts in Figure A.2 and Figure A.3 ................................... 23
Table A.2 – Example of the application of Table A.1 for a six-pulse (three phase
bridge) rectifier group or a twelve-pulse rectifier group with magnetically not coupled
transformer windings (K ≈ 0) ................................................................................................. 27
Table A.3 – Example of the application of Table A.1 for a twelve-pulse rectifier group
with closely coupled secondary windings of the converter transformer (K ≈ 1)....................... 30
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–4–
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
RAILWAY APPLICATIONS –
FIXED INSTALLATIONS –
HARMONISATION OF THE RATED VALUES FOR CONVERTER
GROUPS AND TESTS ON CONVERTER GROUPS
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and nongovernmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by
agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in
the latter.
5) IEC itself does not provide any attestation of conformity. Independent certification bodies provide conformity
assessment services and, in some areas, access to IEC marks of conformity. IEC is not responsible for any
services carried out by independent certification bodies.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of
patent rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 62589 has been prepared by IEC technical committee 9: Electrical
equipment and systems for railways.
This standard is based on EN 50327.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS
Report on voting
9/1389/FDIS
9/1414/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.
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–5–
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
the stability date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in the data
related to the specific publication. At this date, the publication will be
•
•
•
•
reconfirmed,
withdrawn,
replaced by a revised edition, or
amended.
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–6–
62589 © IEC:2010
INTRODUCTION
Converters, traction transformers and switchgear are ordered in most cases as individual
items and are tested in manufacturer’s premises as such.
It is evident that tuning is necessary to choose compatible ratings and that certain
performances cannot be verified (through additional or investigation type tests) unless at least
the traction transformer and the converter are coupled together.
That is the reason for this document.
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–7–
RAILWAY APPLICATIONS –
FIXED INSTALLATIONS –
HARMONISATION OF THE RATED VALUES FOR CONVERTER
GROUPS AND TESTS ON CONVERTER GROUPS
1
Scope
This International Standard provides requirements for some type tests which are significant
only when made on the entire group.
It provides also a basic relationship between compatible ratings of traction transformer and
converter(s), in order to provide minimum requirements for the choice of their ratings.
Moreover it gives the minimum values to be considered in order to choose switching devices
with characteristics suitable for the converter group(s) involved.
Annexes provide useful information as a guide for the group designer.
Table 1 indicates the components of a converter group and the relevant applicable standards.
Table 1 – Components of a converter group
Component
Standard
Converter
IEC 62590
Traction transformer
EN 50329
Interbridge reactor
IEC 60076-6
and informative Annex C
Reactors
IEC 60076-6
Transducers
IEC 61992-7-1
IEC 61992-7-2
Instrument transformers (as applicable)
IEC 62505-3-2 /
IEC 62505-3-3
IEC 60044 series
2
Control devices
as applicable
Busbars and connections
as applicable
Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document.
For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition
of the referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60050-811:1991, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Chapter 811: Electric
traction
IEC 60076 (all parts), Power transformers
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–8–
IEC/TR 60146-1-2:1991, Semiconductor convertors
commutated convertors – Part 1-2: Application guide
–
General
requirements
and
line
IEC 60850:2007, Railway applications – Supply voltages of traction systems
IEC 61000-2-12:2003, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 2-12: Environment –
Compatibility levels for low-frequency conducted disturbances and signalling in public
medium-voltage power supply systems
IEC 62498-2, Railway applications – Environmental conditions for equipment – Part 2: Fixed
electrical installations
IEC 62590:2010, Railway applications – Fixed installations – Electronic power converters for
substations
EN 50329:2010, Railway applications – Fixed installations – Traction transformers
3
Terms, definitions, symbols and abbreviations
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
Basic connections of converter groups
For the purposes of this standard, a schematic overview of the various types of converter
groups is given as far as the main components are concerned. The various types of converter
groups are schemed in Figure 1 and Figure 2.
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– 38 –
62589 © CEI:2010
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS .................................................................................................................. 40
INTRODUCTION................................................................................................................... 42
1
Domaine d’application .................................................................................................... 43
2
Références normatives ................................................................................................... 43
3
Termes, définitions, symboles et abréviations ................................................................. 44
4
3.1 Connexions de base des groupes convertisseurs .................................................. 44
3.2 Définitions ............................................................................................................. 46
3.3 Symboles .............................................................................................................. 50
Conditions de service ..................................................................................................... 51
5
Exigences générales pour les groupes convertisseurs .................................................... 51
6
5.1 Exigences de tension ............................................................................................ 51
5.2 Demande de courant ............................................................................................. 52
5.3 Court-circuit .......................................................................................................... 52
5.4 Niveaux d'isolement .............................................................................................. 53
Relations entre les paramètres des éléments d'un groupe convertisseur ........................ 53
7
6.1 Généralités............................................................................................................ 53
6.2 Relations théoriques.............................................................................................. 53
Essais permettant de vérifier le bon fonctionnement du groupe convertisseur ................ 55
7.1 Généralités............................................................................................................ 55
7.2 Exécution des essais............................................................................................. 55
7.3 Programme d’essai................................................................................................ 55
7.4 Détermination des pertes du groupe convertisseur ................................................ 55
7.5 Mesures du facteur de puissance .......................................................................... 55
7.6 Mesure de la chute de tension inhérente ............................................................... 56
7.7 Essai de court-circuit ............................................................................................. 56
Annexe A (informative) Détermination de la chute de tension et des courants de courtcircuit des groupes convertisseurs ........................................................................................ 57
Annexe B (informative) Exemples de facteurs de puissance des groupes
convertisseurs avec sortie en courant continu ....................................................................... 68
Annexe C (informative) Bobine d'inductance d'inter-pont ..................................................... 70
Bibliographie......................................................................................................................... 72
Figure 1 – Schémas de groupes convertisseurs et grandeurs correspondantes..................... 45
Figure 2 – Disposition typique d’un groupe alternatif/continu avec transformateur de
services auxiliaires ............................................................................................................... 46
Figure A.1 – Caractéristique typique d’un groupe redresseur ................................................ 58
Figure A.2 – Caractéristiques externes des groupes redresseurs hexaphasés (pont
triphasé) et dodécaphasés avec enroulements du transformateur non couplés
magnétiquement (K = 0) ....................................................................................................... 61
Figure A.3 – Caractéristiques externes des groupes redresseurs dodécaphasés avec
enroulements secondaires étroitement couplés du transformateur convertisseur (K ≈ 1) ....... 62
Figure A.4 – Détermination des courants de court-circuit d’un groupe redresseur
hexaphasé (pont triphasé) ou dodécaphasé avec enroulements du transformateur non
couplés magnétiquement (K ≈ 0)........................................................................................... 65
Figure A.5 – Détermination des courants de court-circuit d’un groupe redresseur
dodécaphasé avec enroulements du transformateur étroitement couplés (K ≈ 1) .................. 67
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– 39 –
Figure C.1 – Bobine d'inductance d'inter-pont ....................................................................... 70
Tableau 1 – Composants d’un groupe convertisseur ............................................................. 43
Tableau 2 – Relations théoriques des convertisseurs commutés par le réseau ..................... 54
Tableau 3 – Relation valide dans la plupart des cas entre le courant de base et le
courant assigné .................................................................................................................... 54
Tableau 4 – Récapitulatif des essais ..................................................................................... 55
Tableau A.1 – Méthode d’utilisation des graphiques dans la Figure A.2 et la Figure A.3 ....... 59
Tableau A.2 – Exemple d’application du Tableau A.1 d’un groupe redresseur
hexaphasé (pont triphasé) ou dodécaphasé avec enroulements du transformateur non
couplés magnétiquement (K ≈ 0)........................................................................................... 63
Tableau A.3 – Exemple d’application du Tableau A.1 à un groupe redresseur
dodécaphasé avec enroulements secondaires étroitement couplés du transformateur
convertisseur (K ≈ 1)............................................................................................................. 66
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62589 © CEI:2010
– 40 –
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
APPLICATIONS FERROVIAIRES –
INSTALLATIONS FIXES –
HARMONISATION DES VALEURS ASSIGNÉES
POUR LES GROUPES CONVERTISSEURS ET
ESSAIS SUR LES GROUPES CONVERTISSEURS
AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au
public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des
comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent
également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de la CEI
intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de la CEI dans leurs publications
nationales et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de la CEI et toutes publications
nationales ou régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) La CEI elle-même ne fournit aucune attestation de conformité. Des organismes de certification indépendants
fournissent des services d'évaluation de conformité et, dans certains secteurs, accèdent aux marques de
conformité de la CEI. La CEI n'est responsable d'aucun des services effectués par les organismes de
certification indépendants.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à la CEI, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou
mandataires, y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités
nationaux de la CEI, pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre
dommage de quelque nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais
de justice) et les dépenses découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de la CEI ou de
toute autre Publication de la CEI, ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Publication de la CEI peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 62589 a été établie par le comité d’études 9 de la CEI: Matériels
et systèmes électriques ferroviaires.
Cette norme est basée sur l’EN 50327.
Le texte de la présente norme est issu des documents suivants:
FDIS
Rapport de vote
9/1389/FDIS
9/1414/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
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62589 © CEI:2010
– 41 –
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de
stabilité indiquée sur le site web de la CEI sous "http://webstore.iec.ch" dans les données
relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera
•
•
•
•
reconduite,
supprimée,
remplacée par une édition révisée, ou
amendée.
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– 42 –
62589 © CEI:2010
INTRODUCTION
Les convertisseurs, les transformateurs de traction et l’appareillage de connexion sont
commandés dans la plupart des cas individuellement et sont ainsi essayés dans les locaux du
fabricant.
Il est évident qu'une entente préalable est nécessaire pour choisir des caractéristiques
assignées compatibles et que certaines caractéristiques de fonctionnement ne peuvent pas
être vérifiées (par des essais de type supplémentaires ou d’investigation) à moins que le
transformateur de traction et le convertisseur soient au moins couplés ensemble.
C'est la raison du présent document.
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62589 © CEI:2010
– 43 –
APPLICATIONS FERROVIAIRES –
INSTALLATIONS FIXES –
HARMONISATION DES VALEURS ASSIGNÉES
POUR LES GROUPES CONVERTISSEURS ET
ESSAIS SUR LES GROUPES CONVERTISSEURS
1
Domaine d’application
La présente Norme Internationale fournit des exigences pour quelques essais de type,
lesquels ne sont significatifs que s'ils sont faits sur le groupe complet.
Elle donne aussi la relation fondamentale entre les caractéristiques compatibles du
transformateur de traction et le(s) convertisseur(s), afin de fournir des exigences minimales
pour le choix de leurs caractéristiques.
De plus elle donne les valeurs minimales à considérer pour choisir des appareils de
connexion avec des caractéristiques appropriées pour le(s) groupe(s) convertisseur(s)
impliqué(s).
Les annexes fournissent à titre indicatif des informations utiles au concepteur du groupe.
Le Tableau 1 indique les
correspondantes applicables.
composants
d’un
groupe
convertisseur
et
les
normes
Tableau 1 – Composants d’un groupe convertisseur
Composant
Norme
Convertisseur
CEI 62590
Transformateur de traction
EN 50329
Bobine d'inductance d'inter-pont
CEI 60076-6
et Annexe C informative
Bobines d'inductance
CEI 60076-6
Capteurs
CEI 61992-7-1
CEI 61992-7-2
Transformateurs de mesures (le cas échéant)
CEI 62505-3-2 /
CEI 62505-3-3
Séries CEI 60044
2
Dispositifs de commande
le cas échéant
Jeux de barres et connexions
le cas échéant
Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références
non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
CEI 60050-811:1991, Vocabulaire Electrotechnique International (VEI) – Chapitre 811:
Traction électrique
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– 44 –
62589 © CEI:2010
CEI 60076 (toutes les parties), Transformateurs de puissance
CEI/TR 60146-1-2:1991, Convertisseurs à semiconducteurs – Spécifications communes et
convertisseurs commutés par le réseau – Partie 1-2: Guide d'application
CEI 60850:2007, Applications ferroviaires – Tensions d'alimentation des réseaux de traction
CEI 61000-2-12:2003, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 2-12: Environnement –
Niveaux de compatibilité pour les perturbations conduites à basse fréquence et la
transmission des signaux sur les réseaux publics d'alimentation moyenne tension
CEI 62498-2, Applications ferroviaires – Conditions d’environnement pour le matériel –
Partie 2: Installations électriques fixes
CEI 62590:2010, Applications ferroviaires – Installations fixes – Convertisseurs électroniques
de puissance pour sous-stations
EN 50329:2010, Applications ferroviaires – Installations fixes – Transformateurs de traction
3
Termes, définitions, symboles et abréviations
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
Connexions de base des groupes convertisseurs
Pour les besoins de la présente norme, on donne une vue d'ensemble schématique de divers
types de groupe convertisseur et de leurs principaux composants. Les divers types de
groupes de convertisseur sont schématisés à la Figure 1 et à la Figure 2.